Hafnium Hf

Découverte

Le hafnium est un cas d'école de découverte guidée par la théorie. Certains chimistes s'attendaient à ce que l'élément 72 soit une terre rare de plus, mais le modèle atomique de Niels Bohr prédisait qu'il se placerait dans le groupe 4 et ressemblerait au zirconium.

En 1923, à l'institut de Bohr à Copenhague, le Néerlandais Dirk Coster et le Hongrois George de Hevesy suivirent cette prédiction, examinèrent des minerais de zirconium par spectroscopie X et y trouvèrent les raies caractéristiques de l'élément 72. Georges Urbain avait auparavant revendiqué l'élément 72 sous le nom de « celtium », mais sa revendication ne résista pas à l'examen. Le hafnium fut l'avant-dernier élément à isotopes stables à être découvert ; le rhénium suivit en 1925.

Origine du nom

Le nom vient de Hafnia, le nom latin de Copenhague, la ville où il fut découvert.

Principales utilisations

• Barres de commande : le hafnium absorbe bien les neutrons thermiques et résiste à la corrosion dans l'eau chaude, ce qui en fait un matériau de choix pour les barres de commande, en particulier dans les réacteurs de propulsion navale.
• Purification du zirconium : le zirconium des gaines de combustible doit être presque transparent aux neutrons ; on en retire donc le hafnium, et la majeure partie du hafnium de qualité nucléaire est un sous-produit de cette étape.
• Semi-conducteurs : l'oxyde de hafnium possède une constante diélectrique élevée et a remplacé, à partir de 2007 environ, le dioxyde de silicium comme isolant de grille dans les transistors de pointe. L'oxyde de hafnium ferroélectrique est étudié pour de nouveaux types de mémoire.
• Alliages et outils : il renforce les superalliages de nickel et sert de pointe d'électrode dans les découpeurs plasma.

Isotopes

Le hafnium naturel compte six isotopes, le hafnium 180 étant le plus abondant avec environ 35 % ; le hafnium 174 est radioactif avec une demi-vie extrêmement longue. Le radionucléide éteint hafnium 182 (demi-vie d'environ 8,9 millions d'années) se désintègre en tungstène 182, et le système hafnium–tungstène sert à estimer la vitesse de formation des noyaux de la Terre et des astéroïdes. L'isomère nucléaire hafnium 178m2, de demi-vie d'environ 31 ans, stocke une grande quantité d'énergie et a fait l'objet de recherches controversées.

Dans la vie quotidienne

Le processeur de votre téléphone ou de votre ordinateur portable contient probablement des couches d'oxyde de hafnium de quelques atomes d'épaisseur. Le hafnium massif est stable, mais la poudre fine peut s'enflammer à l'air. Sa toxicité est généralement jugée faible.